Saulės masės augalų valdymas naudojant ESP32: 7 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Auginti augalus yra smagu, o laistyti ir rūpintis jais tikrai nėra vargo. Mikrokontrolerių programos, skirtos jų sveikatai stebėti, yra visame internete, o jų dizaino įkvėpimo šaltinis yra statinis augalo pobūdis ir lengva stebėti tai, kas nesibėga ir neprakaituoja. Aš esu palyginti naujokas augalų augimo srityje, o vadovai internete atrodė parašyti gerai, bet ne inžinierių. Draugas, kurio paklausiau „kiek aš juos laistysiu …“, atsakė, kad vienintelis būdas yra pakelti augalą ir, jei jis jaučiasi lengvas, laistykite. Jam labai gerai sekasi „augti“. Piršto įkišimas į dirvą tikrai nepadeda. Daugumoje instrukcijų yra naudojamas pigus dirvožemio drėgmės zondas, kuris yra linkęs į įvairius gedimus-akivaizdžiausias iš jų yra netikslumas ir korozija.

Peržiūrėjus literatūrą paaiškėja, kad nešvarumų gali būti iki 40% vandens, o norint tai išmatuoti, reikia gana brangių prietaisų. Pigesni zondai priklauso nuo vandens laidumo, kuris skirsis priklausomai nuo ištirpusių druskų ir kitų veiksnių. Aukščiau pavaizduota schema, kurioje pavaizduotas indas su nešvarumais, pasvertas per 2 savaites, po to įkaitinta iki 300 laipsnių orkaitės, kad būtų pašalintas visas neprisirišęs vanduo. Keturiasdešimt procentų viso dirvožemio yra vanduo, o per dešimt karštų tiesioginių saulės dienų jis prarado 75% šio vandens santykinai tiesiniu greičiu. Taigi, koks yra tinkamas drėgmės lygis? Priklauso nuo įvairių veiksnių, tačiau kuriant šią mašiną geras patarimas yra kruopščiai laistyti augalą iki jūsų manymu teisingo lygio ir pastatyti ant mašinos, kuri kruopščiai matuoja jo svorį, o tada, kai reikia, pripildo vandens. Dizainas gali būti pakeistas pakabinamiems augalų krepšeliams ir suslėgto vandens sistemoms.

Mašina turėjo veikti saulės energija, būti autonomiška ir turėti savo vandens tiekimą, stebėti vandens tiekimą pranešimais žiniatinklyje, miegoti, kai nenaudojama, kad būtų sumažinta galia, ir atsiminti bazinį svorį bei kiek laistymų ir kitų duomenų tarp miego ciklų. Naujasis ESP32 atrodė geras kandidatas į smegenis.

1 žingsnis: surinkite savo reikmenis

Mašina pagaminta iš dviejų „BigBox“parduotuvių 12 colių keraminių plytelių aliuminio kanalo rėmelyje, uždėjus vandens baką. Elektronika pritvirtinta plastikinėje elektros dėžutėje, esančioje galinėje pusėje. Vandens rezervuare yra išleidimo žarna iš uždaro siurblio ir jutiklio blokas, priklijuotas prie bako apačios, kuri maitina įrenginį. Apkrovos elemento konsolės nuo skersinės sijos įrenginio viršuje.

1. Arrow Home Products 00743 2 Gallon Slimline gėrimų indas skaidrus

2. „uxcell 5Pcs 5.5V 60mA Poly Mini Solar Cell Module DIY“

3. „Gikfun“metalinio rutulio pakreipimo kratymo padėties jungikliai, skirti „Arduino“

4. Uxcell a14071900ux0057 10 kg aliuminio lydinio elektroninių svarstyklių apkrovos elementas

5. „Adafruit HUZZAH32“- ESP32 plunksnų lenta

6. HX711 svorio svėrimo apkrovos ląstelių konversijos modulio jutiklių skelbimų modulis „Arduino“

7. „Adafruit Latching Mini Relay FeatherWing“

8. TP4056 ličio elementų įkroviklio modulis su akumuliatoriaus apsauga

9. ECEEN USB siurblio mini povandeninis vandens siurblys, skirtas akvariumo hidroponikai, maitinamas per USB DC 3.5-9V

10. 18650 Lipo baterija su baterijos laikikliu

2 žingsnis: sukurkite dėžutę

Dėžutės rėmas pagamintas iš BigBox 1 colio aliuminio kampo. Bendrą idėją supratote iš paveikslėlių ir ją surinkti nėra per sunku. Rėmai yra pagrįsti kvadratinių pėdų plytelėmis, sudarančiomis priekinę ir galinę įrenginio puses. Plytelės laikomos prie aliuminio rėmo paviršių silicio klijais. Centrinės dalies matmenys priklauso nuo jūsų vandens rezervuaro dydžio. Bako anga suprojektuota taip, kad ją būtų galima lengvai ištraukti iš įrenginio ir papildyti iš viršaus. Vamzdžiai ir vamzdeliai, pritvirtinantys baką, turi būti pakankamai ilgi ir susukti atgal.

Saulės skydelio išdėstymas priklauso nuo dizaino. Aš ketinau naudoti keletą apvalių plokščių, kad atrodytų „kauliukas“, bet nusistovėjau ant kvadratų, nes jie davė geriausią įtampos ir srovės derinį. Aš nesiruošiu gilintis į kelių saulės kolektorių prijungimą, tačiau jums reikia mažiausiai 5,5 V, kad įkroviklio grandinė veiktų. Visos šios plokštės buvo sujungtos lygiagrečiai, kad padidėtų srovė. Keraminių plytelių skylės yra kruopščiai išgręžtos deimantiniu antgaliu-įsitikinkite, kad tam naudojate vandenį kaip aušinimo skystį, kitaip sugadinsite antgalį. Šios skylės turėtų užtrukti tik kelias minutes. Naudokite didelius silicio klijų kiekius, kad laikytumėte plokštes ir laidus plytelių viduje.

Apkrovos elementas yra labai pagrįstas ir yra įvertintas įvairiais svoriais. Aš naudojau 10 kg veislę, bet jei ketinate sunkiai sodinti, atitinkamai planuokite. Kaip ir kiti mano nurodymai: https://www.instructables.com/id/Bike-Power-Pedal-IoT/, šie apkrovos elementai turi būti ištraukti iš atraminės pusės su 4 mm ir 5 mm varžtų skylėmis. Tokiu atveju aliuminio skersinis gabalas tarp dviejų keraminių plytelių atramų laiko vieną apkrovos elemento galą. Kitas palaiko plokščio aliuminio strypo silicio platformą, priklijuotą prie augalų drenažo puodelio. Būkite labai atsargūs su šių vaikinų laidais-jie yra labai trapūs ir beveik neįmanoma pataisyti, jei jie nutrūksta netoli jų kilmės vietos. Norėdami išlaikyti jų vientisumą, naudokite daug karštų klijų ar silicio.

3 žingsnis: sukurkite siurblį/tuščią jungiklio laikiklį

Siurblys maitinamas iš „Lipo“akumuliatoriaus relės ir veikia gerai esant ribotai įtampai, tačiau jūs negalite viršyti maždaug 2 pėdų aukščio, nebent įtampai padidinti naudosite maitinimo stiprintuvą. Siurblys iš tikrųjų yra čempionas, jam nereikia gruntavimo, jis yra atsparus vandeniui ir turi USB kištuką viename gale. Tačiau nelabai sekasi išdžiūti. Rezervuaro užpildymo/ištuštinimo jungiklis yra tiesiog pakreipimo jungiklis, kurį sudrėkinau siliciu, kad jis būtų atsparus vandeniui, o tada pririštas prie aliuminio strypo atramos siurbliui ir plaukiojančiai guminei ančiai. Guminis antis turi būti tiesiogiai pririštas prie aliuminio strypo, kad būtų išvengta traukos nuo pakreipimo jungiklio laidų. Kai rezervuare yra vandens, antis plūduriuoja ir pakreipia jungiklį-sutrumpina įžeminimą ir leidžia komandoms įjungti relę ir siurblį. Ji taip pat siunčia šiuos duomenis į žiniatinklį ir atsiųs jums tviterį, jei jums reikės vandens. Siurblys yra priklijuotas prie silicio, o ne prie vandens rezervuaro dugno.

4 žingsnis: Elektronikos kūrimas

„Adafruit HUZZAH32 - ESP32 Feather Board“yra palyginti naujas mikrovaldiklis ir labai gerai veikia šiame išmintingame augalų padėjėju. Šios plokštės pranašumas, palyginti su senesniu 8266, yra geresni miego gebėjimai (tariamai metai, o ne valanda …), gebėjimas prisiminti tai, ką išmoko tarp snaudimų (senas 8266 atstatymas nuo nulio …) ir mažesnis energijos suvartojimas miegant ir daugiau kaiščių. Puikus „Youtuber“atstovas Andreasas Spiessas išsamiai aprašo kodo pakeitimus, kad ESP32 atliktų tinkamą svėrimo darbą, ir jei norite sužinoti daugiau apie tai, kaip veikia detalės, turėtumėte žiūrėti jo vaizdo įrašą. Šiai programinei įrangai taip pat buvo naudojamas ir modifikuotas „Arduino IDE“miego pavyzdys.

Fritzing schema kruopščiai parodo visas laidų jungtis. Komponentai buvo surinkti perforavimo plokštėms ir po to prijungti. „Lipo“akumuliatorius yra jūsų standartinis pigus 18650 su savo rogėmis. Įkroviklio plokštė yra TP4056, kuri, pasak Andreaso, yra labai efektyvi atliekant šį saulės įkrovimo vaidmenį. Įjungimo/išjungimo mygtukas su įmontuotu šviesos diodu siunčia energiją visai sistemai, taip pat bendrą relės jungtį, kuri maitina siurblį. Relės lenta yra graži „Adafruit“fiksavimo relės plunksnų plokštė, veikianti 3 V. HX711 stiprintuvas maitinamas per „Adafruit“ir yra prijungtas prie dviejų kaiščių.

Visi komponentai yra sukrauti į plastikinę lauko elektros dėžę, atidarytą apatinėje dalyje, kad būtų užtikrintas oro srautas, bet neleidžiama lyti. Padėkite ESP32 ant viršaus, kad būtų galima programuoti ir nuosekliai stebėti nuėmus dangtelį.

5 žingsnis: programinė įranga

"pakrovimas =" tingus"

Prietaisą paprasta naudoti. Įjungus maitinimo jungiklio šviesos diodas mirksi tol, kol ant platformos bus pastatytas vazoninis augalas, kuris buvo palaistytas iki norimo lygio. Po svorio stabilizavimo kompiuteris prisimena šį pradinį svorį ir kiekvieną valandą ar nustatytą intervalą palygina augalų naują svorį ir arba pataiso jį papildomu pumpuojamu vandeniu, arba praneša „Thingspeak“apie naują svorį ir visą kitą informaciją, tada eina miegoti. Aukščiau pateiktos diagramos atspindi maždaug 2 pėdų aukščio pomidorų augalo, augančio saulėje, produkciją per tris dienas. Augalo augimas laikui bėgant akivaizdžiai paveiks vazono svorį ir turėtų būti kompensuotas iš naujo atlikus inicijavimą po laiko, kurį lemia augalo augimas. Papildomi programinės įrangos pritaikymai leistų automatiškai analizuoti augalų didžiausią ir mažiausią vandens toleranciją ir reikalavimus, užliejant puodą, kol svoris nebebus pasikeitęs, ir tada išmatuoti vandens svorio sumažėjimą per tam tikrą laiką. Tai priklausys nuo dirvožemio tipo, oro sąlygų ir augalų bei šaknų struktūros. Tada būtų galima pritaikyti papildomus laistymo algoritmus, pagrįstus „Thingspeak“duomenų įvertinimais. Svorio trūkumai vietoj laidžių jutiklių įrenginių priežiūros yra tai, kad reikia sverti uždarą laistomą vietą, tačiau tokie išmanieji sodinukai yra pigūs, lengvai sujungiami ir valdomi, o keistu OCD būdu juos smagu sekti internete.

7 veiksmas: pakartokite

Taip, gerai suprojektuota mašina gerai veikė maždaug savaitę, o tada ESP32 turėtų tendenciją pereiti į keistą kilpą ir netinkamai įkrauti ir per naktį išsikrauti akumuliatorių. Jokie programinės įrangos pakeitimai negalėjo tai paveikti, todėl atsisakiau ir pridėjau „Adafruit TPL5111“, kad galėčiau valdyti ESP energijos ciklą, bet kadangi nebegalėjau naudoti atminties, kaip rašiau, norėdamas naudoti EEPROM ir pakeičiau „Thingspeak“į „Blynk“. rasite daugiau linksmybių telefone ir tikrai gerą sistemą. Techninės įrangos pakeitimas yra tik prijungti TPL 5111 prie maitinimo ir įžeminimo, užbaigtą kaištį prie ESP ir „Enable out“prie EN kaiščio. Būtinai įdėkite perjungimo jungiklį tarp EN-out ir EN ant lentos, kad galėtumėte pakeisti programas ir įkelti. Aš nustatiau miego ciklą kas dvi valandas. Norėdami išvalyti EEPROM ir iš naujo nustatyti įrenginį naujai gamyklai arba papildomam svoriui, „Blynk“įrengiau jungiklį, kad išvalyčiau atmintį ir iš naujo pradėčiau svorio procesą. Naujos programinės įrangos programa yra įtraukta aukščiau, o „Blynk“programa yra akivaizdžiai sukurta. Ši mašina tikrai puikiai veikia ir gamina kai kuriuos dandy produktus. Iš tikrųjų esu sužavėtas tuo, kaip įdomiai viskas pasirodė-saulės elementai veikia lengvai ir niekada neišsenka.